Визуализация результатов численного моделирования явления перколяции на квадратной решетке

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Основная часть

1. Цель работы и средства ее достижения

2. Описание алгоритмов

3. Тексты программ

4. Результаты расчетов

Заключение

Список использованных источников

Основная часть

1. Цель работы и средства ее достижения

Целью настоящей работы является практическое закрепление навыков применения методов алгоритмизации и практического программирования на языках C/C++.

Методология программирования. Декомпозиция и абстракция.

Основные два принципа - абстракция и декомпозиция. Декомпозиция позволяет разбить программу на составные компоненты, легкие для понимания и применения. Абстракция позволяет осуществить продуманный выбор таких компонентов, т.е. отбросить несуществующие для данной задачи параметры.

2. Описание алгоритмов

1) Алгоритм подсчитывает сумму цифр числа, находящихся на нечётных позициях.

2) Алгоритм находит минимальный элемент массива X среди тех, которые не являются элементами массива Y (X,Y - одномерные массивы).

3) Алгоритм находит номер второй из строк, содержащих хотя бы один отрицательный элемент(или устанавливает, что кол-во таких строк меньше двух).

4) Выполнить задачи №2 и №3 используя динамические массивы.

Одновременно с использованием динамических массивов, мы считываем все необходимые данные из файла.

5) Алгоритм выделяет в строке s1 все слова, начинающиеся с гласной буквы, а в строке s2 - все слова, начинающиеся с согласной буквы, образовывая строку s3, состоящую из выделенных слов обеих строк.

6) Вектор в пятимерном пространстве задается пятеркой своих координат. Реализовать операции:

а) умножение вектора на скаляр;

б) скалярное произведение векторов:

7) Расширенный алгоритм Евклида

В то время как "обычный" алгоритм Евклида просто находит наибольший общий делитель двух чисел a и b, расширенный алгоритм Евклида находит помимо НОД также коэффициенты x и y такие, что: a*x+b*y=НОД(a,b). Т.е. он находит коэффициенты, с помощью которых НОД двух чисел выражается через сами эти числа.

8) Алгоритм "Решето Эратосфена"

Решето Эратосфена -- алгоритм нахождения всех простых чисел до некоторого целого числа N, который приписывают древнегреческому математику Эратосфену Киренскому.

9) Алгоритм сортировки «слиянием»

Сортировка слиянием -- алгоритм сортировки, который упорядочивает списки (или другие структуры данных, доступ к элементам которых можно получать только последовательно, например -- потоки) в определённом порядке. Эта сортировка -- хороший пример использования принципа «разделяй и властвуй». Сначала задача разбивается на несколько подзадач меньшего размера. Затем эти задачи решаются с помощью рекурсивного вызова или непосредственно, если их размер достаточно мал. Наконец, их решения комбинируются, и получается решение исходной задачи.

10) Алгоритм сортировки Хоара

В методе Хоара первоначально выделяют базовый элемент, относительно которого ключи с большим весом перебрасываются вправо, а с меньшим влево. Базовый элемент сравнивается с противоположным элементом.

численное моделирование перколяция

3. Тексты программ

1.

// tipovik1.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include <conio.h>

#include "tipovik1_summ.h"

using namespace std;

//исх: число заданное с клавиатуры

//рез: сумма цифр числа, находящихся на нечётных позициях

int _tmain()

{

int a;

cin >> a ;

cout << "s= "<<tipovik1_summ(a)<<endl;

_getch();

}

//tipovik1_summ.h

int tipovik1_summ(int a);

//tipovik1_summ.cpp

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include <conio.h>

using namespace std;

int tipovik1_summ(int a)

{

int i=0;

int s=0;

int b=a;

while (a>0){

a=a/10;

++i; // кол-во чисел

}

while (i > 0){

a = b % 10;

b = b / 10;

if (i % 2 != 0){

s += a;

}

--i;

}

return s;

}

2.

// Ivanov_tipovik2.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include "min_el.h"

#include <conio.h>

using namespace std;

const int N = 5;

int x[N] = {1,10,3,4,5};

int y[N] = {1,3,5,7,9};

int z[N]; //массив с “метками”

//исх: массив х, массив y

//рез: минимальный элемент массива X среди тех, которые не являются элементами массива Y

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

for (int m = 0; m < N; m++){

z[m] = 0;

}

int min = minim(x, y, z, N);

cout << min;

_getch();

return 0;

}

//min_el.h

int minim(int x[], int y[], int z[], const int N);

//min_el.cpp

#include "stdafx.h"

int minim(int x[], int y[], int z[], const int N)

{

int min; //минимальный элемент

for (int i = 0; i < N; i++)

{

for(int j = 0; j < N; j++)

{

if (x[i] == y[j]){

z[i] = 1;

}

}

}

for (int i = 0; i < N; i++){

if (z[i] == 0){

min = x[i];

break;

}

}

for (int i = 0; i < N; i++){

if (z[i] == 0 && x[i] < min){

min = x[i];

}

}

return min;

}

3.

// Ivanov_tipovik3.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include "num_str.h"

#include <conio.h>

using namespace std;

int x[N][N] = {{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,8,7,-6},{5,-4,3,2}};

//исх: двумерный массив Х

//рез: найден номер второй из строк, содержащих хотя бы один отрицательный элемент

//или установлено что таких строк меньше 2

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

int num = num_str(x);

cout << num;

_getch();

}

//num_str.h

const int N = 4;

int num_str (int x[N][N]);

//num_str.cpp

#include "stdafx.h"

#include "num_str.h"

int num_str(int x[N][N])

{

int s=0; //номер искомой строки

int k=0;

for (int i = 0; i < N; ++i){

for (int j = 0; j < N; ++j){

if (x[i][j] < 0){

if (k < 1){

++k;

break;

}

else{

s = i;

goto M;

}

}

}

}

M:;

return s;

}

4.

1) // Ivanov_tipovik4_1.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.

#include "stdafx.h"

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <iostream>

#include "min_el.h"

#include <conio.h>

using namespace std;

const int N=5;

//исх: динамические массивы х,y

//рез: минимальный элемент массива x среди тех, которые не являются элементами массива y

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

int i=0;

int *x = new int[N];

int *y = new int[N];

int *z = new int[N];

FILE *f1 = fopen ("1.txt","r"); //файл с массивом x

FILE *f2 = fopen ("2.txt","r"); //файл с массивом y

FILE *k = fopen ("3.txt","w"); //файл записи массива

while(i<N){

fscanf(f1,"%d",&x[i]);

fscanf(f2,"%d",&y[i]);

i++;

}

//программа из 2го

for (int m = 0; m < N; m++){

z[m] = 0;

}

int min = minim(x, y, z, N);

cout << min;

//программа из 2го

fprintf(k,"%d",min); //запись в файл k результата

fclose(f1);

fclose(f2);

fclose(k);

delete []x;

delete []y;

delete []z;

_getch();

return 0;

}

//min_el.h

int minim(int x[], int y[], int z[], const int N);

//min_el.cpp

#include "stdafx.h"

int minim(int x[], int y[], int z[], const int N)

{

int min; //минимальный элемент

for (int i = 0; i < N; i++)

{

for(int j = 0; j < N; j++)

{

if (x[i] == y[j]){

z[i] = 1;

}

}

}

for (int i = 0; i < N; i++){

if (z[i] == 0){

min = x[i];

break;

}

}

for (int i = 0; i < N; i++){

if (z[i] == 0 && x[i] < min){

min = x[i];

}

}

return min;

}

2) // Ivanov_tipovik4_2.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include "math_lib.h" // здесь объявлены N, M

#include <conio.h>

using namespace std;

//исх: динамический двумерный массив Х считанный с файла

//рез: найден номер второй из строк, содержащих хотя бы один отрицательный элемент

//или установлено что таких строк меньше 2

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

int *x = new int [N*M];

FILE *f = fopen("1.txt", "r");

if (f==0){

perror("Ошибка!");

exit(1);

}

for (int i=0; i < N; i++){

for (int j=0; j < M; j++){

fscanf(f,"%d", &x[i*M+j]);//считывание с файла в массив x

}

}

find(x);

fclose(f);

_getch();

delete [] x;

return 0;

}

//math_lib.h

const int N=4, M=3;

void find(int *x);

//math_lib.cpp

#include "stdafx.h"

#include "math_lib.h"

void find(int *x){

FILE *k = fopen("2.txt", "w");

int a = 0;

int t=0;

int *y = new int [N];

for (int i=0; i<N; i++){

for (int j=0; j<M; j++){

if (x[i*M+j] < 0){

a++;

}

}

if (a>=1){

y[t++]=i;

}

a=0;

}

fprintf(k,"Номер строки: %d", y[1]);//запись в файл k результата

fclose(k);

delete []y;

}

5. // 5 задача 16 вариант.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include <conio.h>

#include "math_lib.h"

#include <string.h>

#include <ctype.h>

using namespace std;

//исх: текст записан в файлы 1 и 2

//рез: в файл 3 записаны слова, начинающиеся с гласной буквы из файла 1 и слова, начинающиеся с согласной - из файла 2.

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

FILE *f1 = fopen("1.txt", "rt");

FILE *f2 = fopen("2.txt", "rt");

if (f1==0){

perror("Ошибка!");

exit(1);

}

int i=0;

int n=100;

char *str1 = new char [n];

char *str2 = new char [n];

while(fscanf(f1,"%c", &str1[i++])!= EOF); // считывание в массив

int n1=i-1;

i=0;

while(fscanf(f2,"%c", &str2[i++])!= EOF); // считывание в массив

int n2=i-1;

find(str1,str2,n1,n2);

_getch();

delete []str1;

delete []str2;

fclose(f1);

fclose(f2);

return 0;

}

//math_lib.h

void find(char *str1, char *str2, int n1, int n2);

//math_lib.cpp

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

using namespace std;

int i=0;

int j=0;

void find(char *str1, char *str2, int n1, int n2){

//поиск слова начинающегося с гласной буквы

FILE *p = fopen("3.txt", "w");

if (str1[0]=='a'||'e'||'i'||'o'||'y'||'u'){

while (str1[j]!=' '){

fprintf(p,"%c", str1[i]);

j++;

}

}else{

j=0;

}

fprintf(p, " ");

i=j;

while(i<=n1){

if (str1[i]==' '){

if (str1[i+1]=='a'||'e'||'i'||'o'||'y'||'u'){

j=i+1;

while (str1[j]!=' ' || str1[j]!='.'){

fprintf(p,"%c",str1[j]);

j++;

}

fprintf(p, " ");

i=j;

}

}

if (i>=n1){

break;

}

i++;

}

fclose(p);

//поиск слова начинающегося с согласной буквы

if (str2[0]!='a'||'e'||'i'||'o'||'y'||'u'){

while (str1[j]!=' '){

fprintf(p,"%c", str2[i]);

j++;

}

}else{

j=0;

}

fprintf(p, " ");

i=j;

while(i<=n1){

if (str2[i]==' '){

if (str2[i+1]!='a'||'e'||'i'||'o'||'y'||'u'){

j=i+1;

while (str2[j]!=' ' || str2[j]!='.'){

fprintf(p,"%c",str2[j]);

j++;

}

fprintf(p, " ");

i=j;

}

}

if (i>=n1){

break;

}

i++;

}

}

6. // 6 задача.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include <conio.h>

#include <stdio.h>

#include "vector.h"

using namespace std;

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

const int n=5;

Vector a(n),b(n),c(n);

int x;

cout << "Vector A: ";

for (int i=0; i<n; i++){

cin >> x;

a.SetVal(i, x);

}

cout << endl;

cout << "Vector B: ";

for (int i=0; i<n; i++){

cin >> x;

b.SetVal(i, x);

}

cout << endl;

cout << "Enter number: ";

cin >> x;

cout << endl;

c = scal(a,b);

cout << "Skalyrnoe proizvedenie A i B: " << c.GetVal(0);

cout << endl;

c = umnoj(a,x);

cout << "Umnoj. na skalyar vectora A: ";

for (int i=0; i<n; i++){

cout << c.GetVal(i)<< ".";

}

cout << endl;

c = umnoj(b,x);

cout << "Umnoj. na skalyar vectora B: ";

for (int i=0; i<n; i++){

cout << c.GetVal(i) << " ";

}

_getch();

return 0;

}

//vector.h

const int n=5;

class Vector{

private:

int *parray;

int length;

public:

Vector();

Vector(int n);

void SetVal(int i, int val);

int GetVal(int i);

friend Vector umnoj(Vector &a, int sk);

friend Vector scal(Vector &a, Vector &b);

};

//vector.cpp

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include "vector.h"

using namespace std;

Vector::Vector(){

parray = 0;

length = 0;

}

Vector::Vector(int n){

length = n;

parray = new int [n];

for (int i=0; i<n; i++){

parray[i]=0;

}

}

void Vector::SetVal(int i, int val){

parray[i] = val;

}

int Vector::GetVal(int i){

return parray[i];

}

Vector umnoj(Vector &a, int sk){

Vector c(n);

for (int i=0; i<n; i++){

c.parray[i] = a.parray[i]*sk;

}

return c;

}

Vector scal(Vector &a, Vector &b){

Vector c(1);

int s=0;

for (int i=0; i<n; i++){

s = s + a.parray[i]*b.parray[i];

}

c.parray[0] = s;

return c;

}

7. // poisk_nod.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.

//Расширенный алгоритм Евклида

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include <conio.h>

#include "math_nod.h"

using namespace std;

// Исх: 2 неотрицательных числа a и b

// Рез: d=НОД(a,b) и целые x,y: ax + by = d

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

int a;

int b;

int x,y;

cout<<"Enter a and b\n";

cin>>a;

cin>>b;

cout<<"NOD= "<<nod(a,b,x,y)<<endl;

cout <<"x= " << x <<", y= " << y;

_getch();

return 0;

}

//math_nod.h

int nod(int a, int b, int &x, int &y);

//math_nod.cpp

#include "stdafx.h"

int nod(int a, int b, int &x, int &y)

{

if (a == 0) {

x = 0; y = 1;

return b;

}

int x1,y1;

int d = nod (b%a, a, x1, y1); // рекурсивно находится НОД и коэффициенты х и y

x = y1 - (b / a) * x1;

y = x1;

return d;

}

8. // Eratosfen.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.

//Алгоритм Эратосфена

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include <conio.h>

using namespace std;

const int n=30;

int x[n];

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

int p=2;

int shag=2;

int a=2;

for (int i=0; i<n-1; i++){

x[i]=0;

}

while (p < n){

for (int i=p; i<n-1; i=i+shag){

x[i]=1;

}

p=p+2;

shag=shag+1;

}

for (int i=0; i<n-1; i++){

if(x[i]==0){

cout<< a << endl;

}

a=a+1;

}

_getch();

return 0;

}

9.// piramida.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.

//Сортировка Слиянием

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include "conio.h"

#include "sortirovka.h"

using namespace std;

const int N = 100;

int x[N]={93,6,3,4,9,4,7,6};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

int n=8 , i;

sortirovka(x,n);

for (i=0;i<n;i++){

cout << x[i] << endl;

}

_getch();

return 0;

}

//sortirovka.h

void sortirovka(int [],int);

void sliv(int [], const int ,const int ,const int );

//sortirovka.cpp

#include "stdafx.h"

#include "sortirovka.h"

#include <iostream>

using namespace std;

void sortirovka(int x[], const int n)

{

int p,k,r;

k=1;

while(k<n){

p=0;

while (p<n){

sliv(x,n,p,k);

p=p+2*k;

}

k=k*2;

}

}

void sliv(int x[], const int n, const int p, const int k)

{

static int y[100];

int i=0, j=0, l=p;

int q = p + k;

for (int i = 0; i < n; ++i){ cout << x[i] << ' ';} cout << endl;

for (int i = 0; i < n; ++i){ cout << y[i] << ' ';} cout << endl << q << endl;

if (q+k<n ){

while(i<k && j<k ){ //&& q+j<n&& l<n

if (x[p+i] < x[q+j]){

y[l] = x[p+i];

++i;

}else{

y[l] = x[q+j];

++j;

}

++l;

}

}

int m = (p+2*k < n) ? p+2*k : n;

for (int r=p; r < m; r++){

x[r] = y[r];

}

}

10. // Алгоритм Хоара.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include "conio.h"

#include "sortirovka.h"

using namespace std;

const int n=10;

int x[n]={2,11,5,6,4,3,9,8,10,7};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

hoar(x,n);

for (int i=0; i<n; i++){

cout<< x[i] <<" ";

}

getch();

return 0;

}

//sortirovka.h

int sortirovka(int x[],int q,int p, int k);

void hoar(int x[], int n);

//sortirovka.cpp

#include "stdafx.h"

#include "sortirovka.h"

#include <iostream>

using namespace std;

int sortirovka(int x[],int q,int p, int k)

{

int i=q;

int j=p-1;

int t;

int b=x[k];

while (i<j){

while (x[i]<b){

i++;

}

while (x[j]>=b){

j--;

}

if ( x[i]>=b & x[j]<b & i<j){

t=x[i];

x[i]=x[j];

x[j]=t;

}

}

j=p-1;

while (i<j){

while (x[i]==b){

i++;

}

while (x[j]>b){

j=j-1;

}

if ( x[i]>b & x[j]==b & i<j){

t=x[i];

x[i]=x[j];

x[j]=t;

}

}

int r=i-1; //новый индекс b, передать в hoar

return r;

}

void hoar(int x[], int n){

//q-начало массива, p - конец

int q=0;

int p=n;

int k=n/2;

int r =sortirovka(x,q,p,k);

int r1=r;

while (p-q>2){

q=0;

p=r1;

r =sortirovka(x,q,p,r1-1);

q=r1;

p=n;

r =sortirovka(x,q,p,r1+1);

r1=r;

}

}

4. Результаты расчетов

1.

2.

3.

4.1)

4.2)

5.

6.

7.

8.

9,10.

Заключение

В результате работы над настоящей Курсовой Работой были достигнуты следующие цели:

-- разработаны программы базовых алгоритмов обработки данных;

-- получен навык работы с языком С и С++

-- получен навык подготовки и оформления научно-технической документации.

Список использованных источников

(Может быть другим)

1. Методичка

2. В.В. Борисенко Основы программирования

3. Павловская Т. А. -- С/С++. Программирование на языке высокого уровня.

СПб.: Питер, 2006. -- 461с.

4. Крячков А.в. Программирование на С и С++. Практикум.

5. Шилдт Г. -- С++: базовый курс. М.: ИД Вильямс, 2010. -- 624с.

Размещено на Allbest.ru